(57)【要約】【課題】エッジ検出の精度に依存することなく高精度に距離を計算できるようにした、距離計測装置及び距離計測方法を提供する。【解決手段】カメラ１０１、２０１、３０１と、カメラ１０１、２０１、３０１により取得された画像を用いて距離を算出するマイクロプロセッサ１０６、２１０とを有し、少なくとも３個以上のレーザ光を発生させるレーザ発生装置１０２、２０２、３０２と、レーザ発生装置の照射面とカメラのレンズ面とが同一面となるように配置される冶具１０３、２０３とを備えて構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラと、前記カメラにより取得された画像を用いて距離を算出するマイクロプロセッサとを有する画像処理計測装置であって、
少なくとも３個以上のレーザ光を発生させるレーザ発生装置と、
前記レーザ発生装置の照射面と前記カメラのレンズ面とが同一面となるように配置される冶具と、を備えた
ことを特徴とする画像距離計測装置。
【請求項２】
モータと、
前記モータにより前記冶具を回転させる伝達機構と、を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の画像距離計測装置。
【請求項３】
前記レーザ発生装置は３個のレーザ光が直角三角形の頂点に配置するように前記冶具に配置され、前記カメラはそれぞれの前記直角三角形の外心円の中心に配置されている
ことを特徴とする請求項１、２記載の画像距離計測装置。
【請求項４】
前記レーザ発生装置は４個のレーザ光が四角形の頂点に配置され、前記カメラはそれぞれの前記四角形の重心位置に配置される
ことを特徴とする請求項１、２記載の画像距離計測装置。
【請求項５】
前記カメラは、ズーム機能と、オートフォーカス機能と、前記ズーム機能と前記オートフォーカス機能は前記マイクロプロセッサにより制御できる機能と、焦点距離を前記マイクロプロセッサに送信する機能と、を備えた
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像距離計測装置。
【請求項６】
前記モータは、前記マイクロプロセッサからのパルス列信号に基づいて駆動される
ことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の画像距離計測装置。
【請求項７】
被写体に照射された少なくとも３個以上のレーザ光を含む前記被写体の第１画像をカメラにより取得する第１画像取得ステップと、
前記レーザ光を含まない前記被写体の第２画像を取得する第２画像取得ステップと、
前記第１画像と前記第２画像とから得られる差分画像を取得し、前記差分画像にエッジ検出アルゴリズムを適用した後、前記エッジ検出された前記差分画像領域の重心座標を算出する重心算出ステップと、
前記各重心位置間の距離とＣＣＤカメラの１ピクセルサイズとレーザ設置間距離(Ｓ)と前記カメラの焦点距離(ｆ)から前記カメラと前記被写体までの距離を算出する距離算出ステップと、を有している
ことを特徴とする画像距離計測方法。
【請求項８】
前記第１画像には４個のレーザ光が取得されており、前記レーザ光の中心点座標（Ｘ、Ｙ）を求めるステップと、
各レーザ光の中心点座標Ｘ、Ｙをそれぞれ比較するステップと、
前記比較した結果ＸもしくはＹの値が一致する各２点の前記レーザ光の座標を選択するステップと、
前記選択された各２点のレーザ光の座標距離（ｈ１、ｈ２）を求めるステップと、
前記レーザ光の座標距離（ｈ１、ｈ２）と各前記レーザ設置間距離（Ｓ）と焦点距離（ｆ）からカメラと前記被写体までの距離（Ｌ１、Ｌ２）を求めるステップと、
前記被写体までの距離の差（ｅ＝Ｌ２−Ｌ１）と前記レーザ設置間距離（Ｓ）から前記被写体に対する前記カメラの入射角（θ）を算出するステップと、を有している
ことを特徴とする請求項７記載の画像距離計測方法。
【請求項９】
前記第１画像には３個のレーザ光が取得されており、前記レーザ光の中心点座標（Ｘ、Ｙ）を求めるステップと、
各レーザ光の中心点座標（Ｘ、Ｙ）をそれぞれ比較するステップと、
前記比較した結果Ｘ座標値（もしくはＹ座標値）が一致する２点の前記レーザ光の座標を選択するステップと、
前記選択された各２点の前記レーザ光の座標距離（ｈ１）を求めるステップと、
前記被写体に３個のレーザ光を照射させるレーザ発生装置が配置された冶具モータで回転させる冶具回転ステップと、
前記冶具回転ステップ実行後にＸ座標（もしくはＹ座標）の値が一致する前記２点のレーザ光の座標距離（ｈ２）を求めるステップと、前記レーザ光の座標距離（ｈ１、ｈ２）と各前記レーザ設置間距離（Ｓ）と焦点距離（ｆ）からカメラと前記被写体までの距離（Ｌ１、Ｌ２）を求めるステップと、
前記被写体までの距離の差（ｅ＝Ｌ２−Ｌ１）と前記レーザ設置間距離（Ｓ）から前記被写体に対する前記カメラの入射角（θ）を算出するステップと、を有している
ことを特徴とする請求項７記載の画像距離計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子を内蔵したカメラの撮影画像から被写体とカメラとの距離を求める画像距離計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、荷物の搬送などを目的とした自律移動台車（移動台車）が工場施設内で利用されている。この移動台車は、地図情報を元に現在位置から目的位置まで荷物を搬送する。その際、地図情報と移動台車の現在位置とを対応させるために、一般にはレーザレンジファインダ等のセンサが搭載されている。
【０００３】
レーザレンジファインダーはレーザ光をある角度範囲内で振り、その時の反射光を受光して、空間の三次元情報（例えば、移動体正面の物体の有無やその物体までの距離など）を得るものであるが、比較的コストが高く、サイズも大きいという課題がある。
安価なセンサとしては超音波や赤外線を用いたセンサがあるが、これらのセンサでは計測精度が十分でない等の課題がある。
【０００４】
また、移動台車には、障害物回避と距離計測を目的として画像計測装置としてカメラが利用されることもある。カメラの個数により計測方法が異なり、次にカメラを使った従来の画像距離計測の利点と欠点を説明する。複眼カメラは、２眼による視差を利用した３点測量であり、１枚の画像情報から距離を計測する事ができる。しかし、カメラには個体差があるため、カメラのパラメータを合わせる必要があるが、同じカメラとなるようにパラメータをチューニングすることが難しい。また、２眼で同時に画像を取得しなければならないため、パソコンとカメラとの同期が必要である。単眼カメラの場合にはチューニングは１台のカメラだけなので簡単であるが、３点測量で被写体までの距離を測るには、複数枚の画像と撮影した地点の相対距離が必要であるという技術的課題があった。
【０００５】
この一般的な技術課題を解決するために、従来の距離計測方法は、画像撮像装置に画像を拡大、縮小させるズームレンズを取り付け、このズームレンズの焦点距離を変えて撮像することによって、得られる同一対象物の画像とこの撮像時の各焦点距離から物体の大きさと物体までの距離を計測している。（例えば、特許文献１参照）。また、携帯電話機から照射されるライトとカメラにより撮影可能な対象物までの距離を計測しているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２０９７３０号公報（第５−７頁、図２）
【特許文献２】特開２００５−６１８９９号公報（第１０頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のズームカメラを用いた距離計測装置は、対象物体の大きさがわからなくても、距離計測が可能であるが、対象物体が存在しない場合や例えば、病院の廊下のように壁が白く特徴がないような場合には、ピンボケ画像しかえられないので距離計測が不可能であり、広角と望遠の２回の画像を利用するため、撮影回数が増えるという問題がある。
また、光束が距離に応じて広がるような光源を使用した場合、カメラから距離が離れるほど輝度値が下がるため、光のエッジを検出することが困難になり、正確な面積が得られないため高精度な距離計測が難しいという課題があった。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、エッジ検出の精度に依存することなく高精度に距離を計算できるようにした、距離計測装置及び距離計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、カメラと、前記カメラにより取得された画像を用いて距離を算出するマイクロプロセッサとを有する画像処理計測装置であって、少なくとも３個以上のレーザ光を発生させるレーザ発生装置と、前記レーザ発生装置の照射面と前記カメラのレンズ面とが同一面となるように配置される冶具と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、モータと、前記モータにより前記冶具を回転させる伝達機構と、を備えることが好ましい（請求項２）。
また、前記レーザ発生装置は３個のレーザ光が直角三角形の頂点に配置するように前記冶具に配置され、前記カメラはそれぞれの前記直角三角形の外心円の中心に配置されていることが好ましい（請求項３）。
【００１１】
また、前記レーザ発生装置は４個のレーザ光が四角形の頂点に配置され、前記カメラはそれぞれの前記四角形の重心位置に配置されることが好ましい（請求項４）。
また、前記カメラは、ズーム機能と、オートフォーカス機能と、前記ズーム機能と前記オートフォーカス機能はマイクロプロセッサにより制御できる機能と、焦点距離をマイクロプロセッサに送信する機能とを備えることが好ましい（請求項５）。
なお、前記レーザ発生装置は、グリーン光（緑色光）を照射し、クラス２程度（レーザの安全基準JIS C6812-1によれば、人が瞬きをする時間0.25secに対して網膜が損傷しない安全が確保されているレベルである）の低パワーであり、人に対して更なる安全のためにレーザ光をマイクロプロセッサからオンオフ制御できるようにしたことを特徴とするものでもよい。
また、前記モータは、前記マイクロプロセッサからのパルス列信号に基づいて駆動されることが好ましい（請求項６）。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、被写体に照射された少なくとも３個以上のレーザ光を含む前記被写体の第１画像をカメラにより取得する第１画像取得ステップと、前記レーザ光を含まない前記被写体の第２画像を取得する第２画像取得ステップと、前記第１画像と前記第２画像とから得られる差分画像を取得し、前記差分画像にエッジ検出アルゴリズムを適用した後、前記エッジ検出された前記差分画像領域の重心座標（Ｘ座標値とＹ座標値）を算出する重心算出ステップと、前記各重心位置間の距離とＣＣＤカメラの１ピクセルサイズとレーザ設置間距離(Ｓ)と前記カメラの焦点距離(ｆ)から前記カメラと前記被写体までの距離を算出する距離算出ステップと、を有している画像距離計測方法である。
【００１３】
また、前記第１画像には４個のレーザ光が含まれており、前記４個のレーザ光のそれぞれの座標位置から、Ｘ座標もしくはＹ座標の値が一致する２点のレーザ間距離を求めるステップと、前記レーザ設置間距離からカメラと前記被写体までの距離を求める手段と、前記被写体までの距離の差と前記レーザ設置間距離から前記被写体に対する前記カメラの入射角を算出することが好ましい（請求項８）。
また、前記第１画像には３個のレーザ光が含まれており、前記３個のレーザ光のそれぞれの座標位置からＸ座標の値が一致する前記２点のレーザ間距離と前記レーザ設置間距離と前記焦点距離とから前記被写体までの距離を求めるステップと、前記被写体に３個のレーザ光を照射させるレーザ発生装置が配置された冶具モータで回転させる冶具回転ステップと、前記冶具回転ステップ実行後にＸ座標の値が一致する前記２点のレーザ間距離と前記レーザ設置間距離と前記焦点距離とから得られた前記被写体までの距離とを求めるステップと、前記被写体までの距離の差と前記レーザ設置間距離から前記被写体に対する前記カメラの入射角を算出することが好ましい（請求項９）。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によると、昼夜を問わずどのような場所でも画像距離計測ができ、１回の撮影により距離を計測できる。また、レーザ光を壁などに照射することで特徴点を作り、どのような環境でも距離を計測することができ、１回の撮影で距離計測ができ、ズームカメラを用いることで、距離が離れても高精度な距離計測が可能である。また、投影光の面積ではなく、投影光の２点間距離を使ってカメラと被写体間の距離を算出するので、エッジ検出の精度に依存することなく高精度に距離を算出できる。また、３個以上のレーザ光を利用することで、被写体に対するカメラの入射角を算出することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明によると、最小個数でのレーザを使った距離計測と被写体に対するカメラの入射角を計測できる。
請求項３、４に記載の発明によると、モータを使わずとも被写体に対するカメラの入射角を計測できる。
請求項５に記載の発明によると、焦点距離を変えることができるので遠距離でも精度良く距離計測できる。また、レーザ光としてグリーン光（緑色光）を照射すれば、グリーン光は輝度値が高いので画像処理におけるエッジ検出を比較的精度良く行なうことができる。また、２点間のレーザ間距離を使って算出するので精度良く距離計測ができ、マイクロプロセッサによりレーザ照射時間をオンオフ制御できるので、人に対して安全に計測できる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によると、電動機によりレーザ光の照射位置を容易に変える事ができる。
請求項７に記載の発明によると、照射したレーザ光のみを画像として取得できるので、レーザ光の形状に近い染みやゴミなどを誤検出することがないので、ロバストな画像距離計測ができる。
請求項８に記載の発明によると、簡単な計算式により被写体に対するカメラの入射角を算出できる。
請求項９に記載の発明によると、３個のレーザを使って簡単な計算式により被写体に対するカメラの入射角を算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる距離計測装置の正面及び側面図
【図２】本発明の第２実施形態にかかる距離計測装置の正面・側面図
【図３】第１実施形態にかかる距離計測装置の計測方法を示す図
【図４】カメラ内部パラメータ取得シーケンス
【図５】距離計測装置の制御シーケンス
【図６】被写体に対する入射角を算出する方法を示す図
【図７】レーザ３個を用いた時の被写体に対するカメラの入射角を算出する方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の画像距離計測装置の正面・側面図である。本実施例では、カメラ１０１と４個のレーザポインタ（レーザ光発生装置）１０２を使って画像距離計測を行う。
レーザポインタ１０２はそれぞれ正四角形の頂点に配置され、隣り合うレーザ光は平行を保つようにレーザポインタは冶具１０３に埋め込まれている。
【００１９】
レーザ光が平行を保つように設置する利点は、レーザポインタ設置間距離と被写体に当たったレーザ光の中心距離を同じにできると共に各レーザ光間の距離が既知となる点である。
カメラ１０１は正四角形の重心位置に配置され、冶具１０３に埋め込まれている。カメラ１０１により、レーザ光を含む被写体画像を取得し、取得した画像データと焦点距離は、信号線１０４を介してマイクロプロセッサ（コンピュータ）１０６に伝送され、ＣＰＵ１０７による画像処理を行った後、メモリ１０８に蓄積される。メモリ１０８に蓄積された画像データをＣＰＵ１０７に取り込み、距離を算出する。また、レーザ１０２のオン/オフやカメラ１０１のズーム及びオートフォーカス機能は、信号線１０５を介してマイクロプロセッサ１０６により制御される。
【００２０】
図３は、４個のレーザポインタを使用して距離算出する方法を説明する図である。レーザポインタ３０２から被写体３０５に対してレーザを照射する。照射されたレーザ光を含む被写体３０８は、カメラ３０１内部のＣＣＤ３０３で画像データ３０９として取得される。
【００２１】
ここでは、カメラ１０１の一つの詳細な具体例として、ズーム機能付きＣＣＤカメラ（例えば、約８０万画素：Ｈ１０２４×Ｖ７６８、Ｐｉｘｅｌサイズ：Ｈ４．６５μｍ×Ｖ４．６５μｍ）を使った画像距離計測結果を説明する。カメラレンズ３００から被写体３０５までの距離（Ｌ）３０６を１３２９ｍｍ、レーザ設置間距離（Ｓ）３０４を６０ｍｍ、カメラレンズ３００からイメージセンサ（ＣＣＤ面）までの距離である焦点距離（ｆ）３０７を７．７４３ｍｍとして、画像３０９を取得すると、画像３０９上のＰ１座標は（４５９、−３４２）、Ｐ２座標は（５４０、−３４２）となった。これから、Ｐ２とＰ１の座標間距離（Ｈ）を求め、画素サイズ（Ｐ）４．６５μｍをかけると画像データ３０９での実距離（Ｗ）０．３７６ｍｍが得られる。これらの値を式（１）に代入すると距離（Ｌ）は、１２３６ｍｍとなる。実際の距離に対する誤差は、７．１％程度となった。誤差を小さくするには、焦点距離を長くすればよく、ズーム機能が有効となる。計測における従来技術の違いは、本発明ではレーザ光を利用し、レーザ設置間距離を既知としているので、画像データを一枚取得すれば、カメラから被写体までの距離が得られる点にある。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
ズーム機能付きＣＣＤカメラには、レンズの位置を決まったステップ移動量で駆動できるが、焦点距離がわからないものもある。この場合には、図４に示すシーケンスによりステップ移動量毎の焦点距離を予め調べておく必要がある。例えば、広角から望遠までを１０ステップ（０〜９）に分け、パソコンから１ステップ毎の指令を与えることで焦点距離が変わるようなズームカメラを想定する。焦点距離を求めるシーケンスを図４で説明する。初期設定４０２の前段階として、平板に描かれたチェックボードパターン４０１を用意し、チェックボードパターン４０１をカメラと対向させて一定距離をおいて固定する。初期設定４０２では、カメラを固定しておく。次にカメラの電源を入れ、ズーム機能をオフしておく（４０３）。
【００２４】
まず、初期状態での焦点距離を求める必要がある（４０４）。全ステップにおける焦点距離を取得していないので、次のシーケンスである画像取得（４０５）に進む。さらに、複数の画像を取得する（４０６）。取得した画像データからカメラの内部パラメータを取得するアルゴリズムとして公知のキャリブレーション手法を用いる。例えば、Ｚｈａｎｇによるキャリブレーション手法が一般に知られている。
【００２５】
算出により得られる内部パラメータには、焦点距離を横ピクセルサイズで割った値（α）、焦点距離を縦ピクセルサイズで割った値（β）などがある。焦点距離を求めるには、得られたパラメータ（αもしくはβ）と製品カタログのピクセルサイズ値を使う（４０７）。次に、ズーム機能（カメラレンズとイメージセンサ間距離を変更する機能）を使って、広角（初期状態）から望遠に近くなるように１ステップ指令を与えて焦点距離を変更する（４０８）。
【００２６】
次に、ズーム機能をオフとして、焦点距離を固定とする（４０３）。上記までのシーケンスを繰り返し、広角（初期状態）〜望遠（ステップ９）までの全ての焦点距離を求めた後（４０４）、シーケンスは終了する。このカメラの場合には、ズーム機能と焦点距離の対応表を用意しておき、パソコンからズームを作動させ、画像を取得した際、例えば、対応表（表１）から焦点距離を参照し、カメラと被写体との距離を式（１）により、求めることができる。
【００２７】
【表１】
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ピクセルサイズが、焦点距離に依存して変わる場合には、計測精度が低下するという問題がある。このような場合には、内部パラメータ（αもしくはβ）をそのまま使用すれば計測精度が劣化しない。例えば、内部パラメータ(α)をステップ毎に表１と同様のパラメータ表を用意しておけば、カメラレンズから被写体までの距離（Ｌ）とレーザ設置間距離（Ｓ）と二点のレーザの座標距離（Ｈ）を使って式（２）から得られる。
【００２８】
【数２】
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【００２９】
距離を算出するシーケンスを図５で説明する。パソコン及びカメラの電源を入れ、さらにパソコンからレーザ発振器にオン信号を送信し、レーザを照射する（５０１）。次に、被写体及びレーザ光をカメラで捕捉するために、ズーム機能とオートフォーカス機能を作動させる（５０２）。次に、オートフォーカス機能を無効にし、焦点を固定する（５０３）。
【００３０】
焦点を固定した後、被写体画像データ１を取得し、パソコン内部に画像ファイルを保存する（５０４）。次に、パソコンからレーザ発振器にオフ信号を送信し、レーザ照射をオフする（５０５）。レーザ照射していない状態での第２画像を取得し、パソコン内部に画像ファイルを保存する（５０６）。次に、保存しておいた被写体画像データ１から被写体画像データ２を差分し、レーザ光のみの画像（差分画像）を取得する（５０７）。差分画像から特徴点であるレーザ光に対応する画像領域のエッジを検出した後、レーザ光の重心位置座標を求める。レーザ光が４点であれば、４点のレーザ光重心位置座標を求める。一般的には、エッジ検出をした後、レーザ光の重心位置座標を求めるアルゴリズムとしては例えばハフ変換等の公知の手法を用いることができる（参考文献：ＯｐｅｎＣＶプログラミングブック、毎日コミュニケーションズ、ｐ１６４〜１６７）。
【００３１】
次に、４点の重心位置の隣り合う距離を座標（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ２）を使って求める（５０９）。被写体がカメラの真正面位置にある場合には、Ｘ座標か、Ｙ座標は一致するので、画像上の距離算出は簡略化される。例えば、Ｙ１とＹ２が同じ場合には、Ｘ２−Ｘ１で距離が得られる。この画像上の距離と焦点距離とレーザ設置間距離（Ｓ）とピクセルサイズ（Ｐ）を式（１）に代入して、カメラと被写体の距離を求める（５１０）。
【００３２】
カメラと被写体とがある角度を持って対向している場合に、被写体に対するカメラの入射角６０４を算出する方法を図６で説明する。被写体６０３にレーザ６０１を向け、被写体６０３に照射する。肉眼による被写体映像６０５は、カメラにより被写体画像６０６としてパソコンで取り込まれる。まず、画像６０６中の点Ｐ１、Ｐ２を使って画像中の距離を求め、式（１）を使って被写体とカメラとの距離（Ｌ２）を求める。
次に、Ｐ１、Ｐ２で被写体とカメラとの距離を求めた方法で、点Ｐ３、Ｐ４を使って被写体とカメラとの距離（Ｌ１）求める。次に、距離１と距離２の差(ｅ＝Ｌ２−Ｌ１)とレーザ設置間距離(Ｓ)を式（３）に代入して、被写体に対するカメラの入射角６０４が算出できる。
【００３３】
【数３】
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【００３４】
従来技術では、カメラ入射角を求める事ができないが、本発明では入射角を求める事ができる。
【００３５】
［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態について説明する。図２は、本発明の第二の実施例を表す画像距離計測装置の正面・側面図である。３個のレーザ２０２とカメラ２０１を冶具２０３に埋め込み、レーザ２０２は直角三角形の頂点位置に、カメラ２０１のレンズは直角三角形の外心円の中心に配置する。冶具プーリ２０６は、ベルト２０４により回転され、ベルト２０４はプーリ２０５を介して電動機２０６により駆動される。冶具プーリ２０６が回転すると冶具プーリ２０６に結合された冶具２０３が回転する。被写体画像は、実施例１と同様に信号線２０８を介してマイクロプロセッサ（コンピュータ）２１０に転送され、被写体画像はＣＰＵ２１１で画像処理され、画像処理した画像はメモリ２１２で保存される。また、カメラのズーム機能やオートフォーカス機能は、マイクロプロセッサ２１０から信号線２０９を介して制御される。電動機２０５を使うことで３個のレーザ２０２を使った場合でも、被写体とカメラの距離計測と共に被写体に対するカメラの入射角を計測できる。
【００３６】
第２の実施例で被写体に対するカメラの入射角を算出する方法を図７で説明する。冶具配置７０５を初期状態とし、レーザ７０１から被写体７０３に対してレーザを照射する。この時、カメラはＣＣＤ受光面７０２で被写体画像７０７を得る。被写体画像７０７の点Ｐ１、Ｐ２の座標距離(ｈ１)とピクセルサイズと焦点距離とレーザ設置間距離（Ｓ）を数（２）に代入することで、カメラと被写体の距離（Ｌ１）が算出できる。
【００３７】
次に、電動機により冶具を回転させ、冶具配置７０６とする。この時、カメラはＣＣＤ受光面７０２で被写体画像７０８を得る。被写体画像７０８の点Ｐ３、Ｐ２の座標距離（ｈ２）とピクセルサイズと焦点距離とレーザ設置間距離（Ｓ）を式（１）に代入することで、カメラと被写体の距離（Ｌ２）が算出できる。さらに、レーザ設置間距離（Ｓ）とカメラと被写体の距離の差（ｅ＝Ｌ２−Ｌ１）を式（３）に代入して被写体に対するカメラの入射角を算出できる。
【００３８】
なお、本実施例を用いれば、スロープの傾斜角度を求めることも可能である。この場合は、冶具配置７０５の状態で、画像を取得し、画像中のレーザ点（Ｙ座標）の値が一致する２点間距離（Ｘ座標値の差）を求め、その時のカメラと被写体との距離（Ｌ１）を求める。さらに冶具を９０度回転させ、画像を取得し、同様に画像中のレーザ点（Ｙ座標）の値が一致する２点間距離（Ｘ座標値の差）を求め、その時のカメラと被写体との距離（Ｌ２）を求め、この距離の差（ｅ＝Ｌ２−Ｌ１）とレーザ設置間距離（Ｓ）とを式（１）に代入することでカメラに対する被写体（スロープ）の傾斜角度を求めることができる。これは、実施例１のレーザが４個の場合でも、同様に傾斜角度を求める事ができる。
【００３９】
本発明の第２実施形態にかかる画像距離計測装置によれば、３個のレーザを備え、１回の計算でカメラと被写体との距離を求める事ができ、さらに電動機によりレーザ照射点を変える事により、カメラから被写体への入射角を求める事ができる点である。
【００４０】
このように、複数のレーザと単眼カメラを用い、レーザ照射面と単眼カメラの面を同一平面内に配置するような構成をしているので昼夜を問わず高精度な距離計測でき、複数のレーザを一定間隔で配置しているので、被写体に対するカメラの入射角を計測できる。
【００４１】
本発明の実施形態にかかる画像距離計測装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜適用可能である。
適用例としては駆動装置と駆動装置を制御する制御装置とを備えて自律移動する移動台車に本発明の画像距離計測装置を適用し、画像距離計測装置の計測結果に基づいて、移動台車を制御するように構成することが好ましい。
【符号の説明】
【００４２】
１０１、２０１、３０１  カメラ
１０２、２０２、３０２、６０１、７０１  レーザ（レーザ発生装置）
１０３、２０３  取り付け冶具（冶具）
１０４、１０５、２０８、２０９  信号線
１０６、２１０  マイクロプロセッサ
１０７、２１１  ＣＰＵ
１０８、２１２  メモリ
２０４  ベルト
２０５  プーリ
２０６  冶具プーリ
２０７  電動機
３００  カメラレンズ
３０３、６０２、７０２  ＣＣＤ受光面
３０４  レーザ設置間距離
３０５、６０３、７０３  被写体（対象物体）
３０６  被写体距離
３０７  焦点距離
３０８、６０５  被写体映像
３０９、６０６、７０７、７０８  被写体画像
４０１  チェックボードパターン
４０２、４０３、４０４、４０５、４０６、４０７、４０８  初期設定シーケンス
５０１、５０２、５０３、５０４、５０５、５０６、５０７、５０８、５０９、５１０
距離計測シーケンス
６０４、７０４  入射角
７０５、７０６  冶具配置
【図１】
2010190793.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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